Говорят, «Век живи, век учись дураком помрешь». По мне, так это правильно говорят! Постоянно приходится чему-то учиться, иногда в связи с «производственной необходимостью», а иногда и по собственному желанию.
Вот, по собственному желанию, лет двадцать назад, я обучился подводному плаванию. С аквалангом. Как сейчас принято это называть, дайвингу. Нравится мне это занятие. Тишина, покой, красота! Отличный вид активного отдыха. Рекомендую! Однако, разговор здесь пойдет, разумеется, совсем не о дайвинге, а о поршнях и материалах, из которых они изготовлены.
Случилась тут бестолковая одна история… Косяки они ведь у всех иногда случаются, правда? Нет? У вас не случаются? Ну, значит вы молодец😊! Короче, под дождиком (такое явление природы иногда случается в наших широтах) у нашего партнера намокла коробочка с комплектом поршней. Европейских, дизельных, дорогих. Ну, а потом, так сложилось, что мокрые эти поршни неделю катались в машине, пока, наконец, их не извлекли на свет божий. А когда извлекли, то поршни уже приобрели вот такой вид (см фото 1).
И вот поглядев, на это дело, мы с коллегой задумались, а так разве должно быть? Разве должна на алюминии развиваться коррозия от дождевой воды? Я сразу вспомнил про дайверские алюминиевые баллоны, которые постоянно окунают, даже не в дождевую, а в гораздо более агрессивную, морскую воду и ничего им особо не делается! А, европейского производства поршням, которые, вроде бы, должны быть качественными делается? Странно!
Конечно, наши металловеды, когда, и если прочитают эту статью (им ее еще перевести надо)) поднимут нас на смех, что мы, дескать, элементарных вещей не знаем про алюминиевые сплавы. Ну, дык, мы не металловеды. Мы с этими вопросами сталкиваемся постольку-поскольку. Про материалы поршней никогда особо не заморачивались. Материалы стандартные. Вроде, силумин, он и есть силумин. И уж точно в воду совать их нам ни разу в голову не приходило! Да, ну, вот и подумали мы, что интересно провести эксперимент. Взять поршни других производителей, замочить на недельку, и посмотреть, что получится.
Сказано – сделано! Благо, есть у нас складик, на котором хранятся всякие поврежденные и бракованные запчасти. Выбрали мы там пару коробок с поршнями, одну Teikin, и одну UMpro, и еще, на всякий случай, пару вкладышей присовокупили. Прямо из под крана налили в них (в коробки) воды, даже не кипятили😊, засунули все в полиэтиленовый пакет и поставили в угол бродить😊. Через неделю извлекли образцы на свет божий и увидели такую картину (см фото 2).
Что же произошло с запчастями? Вкладыши, понятное дело, заржавели. Дырка в полиэтиленовой упаковке и стальные «спинки» не оставляли им шансов (см фото 3 и 4).
Ну, да и бог с ними с вкладышами! Ничего другого мы от них и не ждали. Это так уж, заодно. Гораздо интереснее, что с поршнями? Вынимаем сначала Teikin. Все совсем не так плохо, как с поршнями, которые у нас катались в машине, но следы коррозии присутствуют и почему-то больше на боковых поверхностях, а не на донышках (см фото 5 и 6).
А вот на нашем поршне (на UMpro) коррозии мы не обнаружили совсем! (см фото 7 и 8).
Что в результате? Радостно вскидываем руки «We are the champions!»? Наши поршни лучшие, а по коррозионной стойкости, и вовсе, равны алюминиевым баллонам для дайвинга!
Все не так просто. Начнем с того, что коррозионная устойчивость для поршней отнюдь не главное качество. При нормальных условиях в цилиндрах двигателя никакой воды быть не должно. В некоторых случаях, возможно появление конденсата, но в количествах пренебрежимо малых. С баллонами для дайвинга история, понятное дело, совсем иная! Там коррозионная устойчивость один из определяющих параметров. Поэтому баллоны делают из дюралей, например, из сплава AA6061. Это сплав, в котором кроме алюминия содержатся: кремний 0,4-0,8%, магний 0,8-1,2%, железо 0,7%, медь 0,15-0,4%, хром 0,04-0,35%. Могут быть незначительные примеси других элементов. Железо здесь является вредной примесью и содержание его поддерживается на низком уровне. Чем прекрасен такой сплав? А вот чем:
· АА6061 относится к термоупрочняемым сплавам. После закалки и искусственного старения его прочность становится сопоставимой с некоторыми марками конструкционных сталей и это при гораздо меньшем весе.
· Обладает отличной устойчивостью к коррозии.
· Отлично поддается механической обработке и сварке.
· Обладает гибкость и потому отлично подходит, как для холодной, так и для горячей штамповки.
· Подходит для анодирования поверхности, что еще больше увеличивает его коррозионную стойкость.
Однако, за все в этом мире приходится платить и АА6061 в противовес к своим бесспорным достоинствам имеет и недостатки, которые делают его непригодным, например, для изготовления поршней. Главный из них – низкая жаростойкость уже при температуре 250℃ прочность этого сплава резко снижается, что в случае с поршнями является недостатком критическим. Остальные недостатки можно уже и не перечислять.
Соответственно, поршни делают из других сплавов (силуминов), например, применяется сплав AK12. Это сплав алюминия и 12% кремния, где, кроме того, могут содержаться: магний 0,2-0,6% и железо не более 1% (железо здесь вредная примесь). По сравнению со сплавом АА6061, АК12 имеет куда меньшую коррозионную стойкость, зато:
· Хорошо подходит для отливки сложных деталей.
· Имеет меньшую, чем у дюралей, но достаточно хорошую прочность (особенно после закалки и искусственного старения).
· Отличается высокой жаропрочностью. Сохраняет механические свойства при температуре 300℃, что критически важно для поршней.
· Имеет низкий коэффициент теплового расширения, что также очень важный для поршней параметр.
· Хорошо обрабатывается резанием.
К недостаткам АК12, помимо низкой коррозионной стойкости, относятся хрупкость и плохая свариваемость.
Все это очень интересно – скажет внимательный читатель, однако не дает ответа на вопрос почему одни поршни оказались подвержены коррозии, а другие нет? Да, да! Я тоже это заметил! Ведь, не из АА6061 сделаны поршни UMpro?!
Конечно, проще было бы отдать поршни в соответствующую лабораторию, где сделают химический анализ материала, да и напишут из каких компонентов состоят сплавы, но мы не ищем легких путей😊.
Т.к. вопросов к качеству материала поршней у наших клиентов обычно не возникает, т.е. все поршни, которые наша компания продает, свои функции выполняют исправно (не плавятся и на куски не разваливаются) никто оплачивать наше любопытство не станет, а заказывать хим. анализ за свой счет почему-то тоже не хочется, да и запрашивать наших зарубежных металловедов без конкретной и ясной цели неудобно. Вот и занимаемся «экспериментами», которые, благо, не требуют ни времени, ни средств.
Вот. Обратили мы внимание на то, что поршни-то мы для эксперимента выбрали для бензиновых моторов, а те, что погибли, катаясь в автомобиле были для дизеля. А их из одинаковых материалов делают? Нет. Из разных.
Поршням дизельных двигателей приходится куда как труднее, чем их бензиновым собратьям! В цилиндрах дизельных двигателей степень сжатия чуть не в два раза выше по отношению к бензиновым. Выше в дизелях и температура, и давление, а еще есть ударные нагрузки! Поэтому, если для поршней бензиновых двигателей достаточно относительно простого и дешевого силумина (например АК12), то для дизельного двигателя используют похожий сплав, но с легирующими добавками, такими, как магний, никель и медь. И если магний и никель добавляется в очень небольших количествах, то медь в довольно существенном (0,8-1,3%). Так вот, наличие меди повышает жаропрочность сплава, но существенно снижает его устойчивость к коррозии. Возможно, в этом все и дело?
И мы решили узнать (раз уж занялись этой ерундой😊), что будет если «замочить» дизельный поршень UMpro? Да. И вот в настоящее время он у нас «отмокает». О результатах расскажу в следующей части этой статьи.